监控IP包流量课程设计任务书.docx

学 院信息科学与工程学院专 业计算机科学与技术姓 名XXX学 号题 目监控IP包流量内容及要求：编制程序，监控网络，捕获一段时间内网络上的IP数据包，按IP数据包的源地址统计出该源地址在该时间段内发出的IP包的个数，将其写入日志文件或用图形表示出来（建议用图形表示统计结果）。程序的具体要求如下：用命令行运行：IPstatistic time logfile其中，IPstatistics是程序名，time是设定的时间间隔（单位为分钟，比如，2表示2分钟）；logfile表示统计结果写入的日志文件名（若用图形表示统计结果则可以不选这个参数）Windows Xp，CodeBlocks 10.05 进度安排：第16周星期一：设计任务分析和总体设计星期二：软件算法和流程设计星期三，四，五：软件编码实现第17周周一：软件总体调试周二：软件运行分析周三：答辩，验收程序周四：答辩，验收程序周五：书写课程设计报告，提交指导教师（签字）：年 月 日学院院长（签字）：年 月 日课程设计任务书目 录1 题目内容及设计要求12 总体设计12.1 总体功能框图12.2 类的设计说明12.3 主要算法流程图33程序清单及注释34运行结果与分析105总结126参考文献121 题目内容及设计要求题目8监控IP包流量编制程序，监控网络，捕获一段时间内网络上的IP数据包，按IP数据包的源地址统计出该源地址在该时间段内发出的IP包的个数，将其写入日志文件或用图形表示出来（建议用图形表示统计结果）。程序的具体要求如下：用命令行运行：IPstatistic time logfile其中，IPstatistics是程序名，time是设定的时间间隔（单位为分钟，比如，2表示2分钟）；logfile表示统计结果写入的日志文件名（若用图形表示统计结果则可以不选这个参数）。2 总体设计2.1 总体功能1.课程设计中的重点及难点1）程序中会用到Winpcap,Wiinpcap的介绍请参阅附录B.2 ) 列出网卡列表，让用户进行选择可用的网卡。3）注意过滤器的使用，只需捕获IP包，别的包都过滤掉。 2.参考算法1）取得当前网络设备列表（在标准输出上显示，以让用户进行选择）。2）将用户选择的Ethernet卡以混杂模式打开，以接收到所有的数据包。3）设置过滤器，此处的过滤器“IP”。3 ) 捕获IP包并按包的源地址进行统计（用链表结构进行实现）。2.2 类的设计说明 IP包头部结构：Struct ip_header unsigned char ver_ihl; /版本号（4位）+头部长度（4位） unsigned char tos; /服务类型unsigned short tlen; /总长度unsigned short flag_fo; /标志+片偏移unsigned char ttl; /生存时间unsigned char proto; /协议unsigned short crc; /校验和DOWORD saddr; /源地址DOWORD daddr; /目的地址unsigned char int op_pad; /选项+填充;1) 选择网卡。/选择一个Enthernet卡 for(d=alldevs;d;d=d-name) If(d-addresses!=NULL) i+; if(head=NULL) head=d; 2) 给出网卡列表，让用户选择。for(d=alldevs;d;d=d-next) /列出网卡列表，让用户进行选择 cout+j”：”name; if(d-description) cout” ”descriptionname,1000,1,1000,erbuff)=NULL) cout”n Unable to open the adapter.”endl; pcap_freealldevs(alldevs); return;4) 编译过滤器并设置过滤器。if(pcap_compile(fp,&fcode,packet_filter,1,netmask)0) cout”n Unable to compile the packet filter.Check the syntax.n”=0) time (&end); /获取系统时间 if(end-beg=min*60) /计算统计时间 if(res=0) continue; /超时ip_header *ih; /找到IP头的位置 ih=(ip_header *) (pkt_data+14); /14为Enthernet头的长度 link.addNode(ih-saddr); /将源IP地址加入链表6）输出链表的内容。 2.3 主要算法流程图主要算法流程图如图2-4所示。获取网卡列表选择Ethernet网卡打开网卡（混杂模式）编译设置过滤器 捕获IP包将IP包源地址加入链表超时否？输出链表内容结束开始YN 图2-4程序流程图3 程序清单及注释#ifndef IPNODELIST_H_INCLUDED#define IPNODELIST_H_INCLUDED#endif / IPNODELIST_H_INCLUDED/（1）程序中使用的链表（以头文件IPNodeList.h的形式给出）:/IP结点类,存放IP包的源IP地址和其发送的数据包个数class IPNodeprivate:long m_lIPAddress; /IP地址long m_lCount; /发送数据包数public:IPNode *pNext; /指向下一个IP结点IPNode(long sourceIP) /构造函数 m_lIPAddress=sourceIP; m_lCount=1; /初始化数据包个数为1 /数据包个数加1void addCount()m_lCount+; /返回数据包个数 long getCount() return m_lCount; /返回IP地址long getIPAddress() return m_lIPAddress; ;/结点链表class NodeList IPNode *pHead; /链表头 IPNode *pTail; /链表尾public:NodeList() pHead=pTail=NULL; NodeList()if(pHead!=NULL) IPNode *pTemp=pHead; pHead=pHead-pNext; delete pTemp; /IP结点加入链表void addNode(long sourceIP) if(pHead=NULL) /当链表为空时 pTail=new IPNode(sourceIP); pHead=pTail; pTail-pNext=NULL; else /不为空时 for(IPNode *pTemp=pHead;pTemp;pTemp=pTemp-pNext) /如果链表中存在此IP,发送数据包个数加1 if(pTemp-getIPAddress()=sourceIP) pTemp-addCount(); break; /如果链表中没有此IP，则加入链表 if(pTemp=NULL) pTail-pNext=new IPNode(sourceIP); pTail=pTail-pNext; pTail-pNext=NULL; /输出IP结点，即IP地址和其发送的IP包个数ostream& print(ostream & out) for(IPNode* pTemp=pHead;pTemp;pTemp=pTemp-pNext) long lTemp=pTemp-getIPAddress(); outinet_ntoa(*(in_addr*)&(lTemp)t; outgetCount()endl; return out; ;/主程序如下：#include#include#include#include#include#include#include pcap.h#include IPNodeList.h#pragma comment(lib,Wpcap.lib)#pragma comment(lib,Ws2_32.lib)/IP包的头部结构struct ip_header unsigned char ver_ihl; /版本号（4位）+头部长度（4位） unsigned char tos; /服务类型 unsigned short tlen; /总长度 unsigned short identification; /标识 unsigned short flags_fo; /标志+片偏移 unsigned char ttl; /生存时间 unsigned char proto; /协议 unsigned short crc; /校验和 DWORD saddr; /源地址 DWORD daddr; /目的地址 unsigned int op_pad; /选项+填充;void main(int argc,char *argv)if(argc!=3) /判断参数是否正确 coutUsage:IPStatistic time logfileendl; coutPress any key to continue.endl; _getch(); return; double min=atof(argv1); pcap_if_t *alldevs; /网络设备结构 pcap_if_t *d,*head=NULL; pcap_t *fp; /网卡描述 char errbufPCAP_ERRBUF_SIZE; /错误信息 unsigned int netmask; /子网掩码 char packet_filter=ip; /过滤，选择IP协议 struct bpf_program fcode; struct pcap_pkthdr *header; const unsigned char *pkt_data; /获取网络设备列表 if(pcap_findalldevs(&alldevs,errbuf)=-1) coutError in pcap_findalldevs:errbuf; return; int i=0; /网卡数 if(i=0) /无设备 cout=1) int j=0; for(d=alldevs;d;d=d-next) /列出网卡列表，让用户进行选择 cout+j:name; if(d-description) cout descriptionendl; coutnEnter the interface number (1-jk; if(kj) coutout of rangeendl; return; for(d=alldevs,i=1;inext,i+); /找到选择的网卡 head=d; /以混杂模式方式打开网卡if(fp=pcap_open_live(head-name,1000,1,1000,errbuf)=NULL) coutnUnable to open the adapter.addresses != NULL)netmask=(struct sockaddr_in*) (head-addresses-netmask)-sin_addr.S_un.S_addr;else /没有地址则假设为C类地址 netmask=0xffffff; /编译过滤器if(pcap_compile(fp, &fcode,packet_filter,1,netmask)0) coutnUnable to compile the packet filter.Cheak the syntex.n; pcap_freealldevs(alldevs); return; /设置过滤器if(pcap_setfilter(fp,&fcode)0) coutnError setting the filter.n; pcap_freealldevs(alldevs); return; /显示提示信息及每项含义coutttlistening on description.endlendl;ofstream fout(argv2,ios:app); /日志记录文件fouttIP Statistic:(min minutes)endl;time_t tmp=time(NULL);foutctime(&tmp);fouttIP Statistic:(min minutes)endl;foutIP Statistic:(min minutes)endl;fout Sour IP tpacket numbers=0) time(&end); /获得系统时间 if(end-beg=min*60) /计算系统时间 break; if(res=0) continue; /超时 ip_header *ih; /找到IP头的位置 ih = (ip_header *) (pkt_data+14); /14为以太头的长度 link.addNode(ih-saddr); /将源IP地址加入链表 coutSour IP tpacket numbersendl; link.print(cout); /输出到屏幕 link.print(fout); /输出到日志文件 foutendl;4 运行结果与分析图4-2 运行结果图5 总结随着Internet技术的发展，基于IP协议的网络应用成为网络技术研究与软件开发的一个重要基础，因此学习网络层的基本概念，了解IP协议的基本内容，对于掌握TCP/IP协议的主要内容和学习网络课程是十分重要的。通过本实验课程设计，有助于熟悉IP包格式和加深对IP协议的理解。6 参考文献1李爱华，程磊著. 面向对象程序设计（C+语言） 北京：清华大学出版社，20102钱能. C+程序设计教程.第二版. 北京: 清华大学出版社，20053宋凯，刘念著. 计算机网络 北京：清华大学出版社，2010